2.4GHz圆环分形天线设计

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随着无线通信技术的快速发展,其在人们的生活、工作中的应用十分广泛。近些年,随着无线传感器网络技术的提出,无线通信与传感器测试技术的结合更加紧密。然而,无线通信是离不开天线的,天线是电磁波传播的重要器件。它将无线模块发送的信号具有方向性的发射出去,更有效的增加接收端的接收功率。在接收同等功率的信号,增加了天线,等于是增加了传输距离。本文所要做的工作就是在保证天线增益的情况下即保证无线传输距离的同时,做到天线的小型化,保证天线在爆炸场的存活。  第一,对于微带天线的辐射理论和基本性能参数做了介绍。微带天线等效为一段低阻值传输线连接两个辐射缝组成,由辐射缝隙向外辐射。在天线设计之前,预估天线的性能参数(例如方向图、方向性系数、效率、输入阻抗、极化和频带等),这将大大提高天线研制的质量和效率。由于AP采用正负45°双极化天线,线极化与圆极化两种极化形式可以达到相同的极化效率,对于天线的极化形式没有特殊要求。  第二,文中研究几种天线小型化的设计思路后,综合天线尺寸、增益、加工难易、美观等因素,并找出适合的方法,最终确定利用分形理论来设计天线。圆环形的天线结构可以很好的与测试装置完美共形,Koch分形贴片的采用使得微带圆环天线带宽满足了IEEE802.11协议。对不同阶次的Koch分形结构做了对比之后,发现三阶Koch分形,尺寸更小,缩减60%,天线增益相比其他阶次变化不大,所以最终选择三阶Koch分形天线。而且分形结构由于自身的自相似性,会产生多频效果。该三阶Koch天线在5.5GHz频段上也产生谐振。最后由于天线附着在设备的钢壳表面,天线受到一定的影响,随后对于这种情况进行了修正,保证天线工作在最佳状态。  文中采用基于有限元算法的AnsoftHFSSV13版本的电磁仿真软件,对天线进行仿真设计。
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